(57)【要約】  既存の車両（ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載している車両）に対して、後から水素等の気体燃料を併用できるようにするための気体燃料供給キットを提供する。  ガソリン車など既存の車両に設置される後付式の気体燃料供給キットであって、吸気経路に水素などの気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、この気体燃料インジェクタをガソリンのインジェクタとは異なる場所に設置するインジェクタ設置手段と、少なくとも水素燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットとを備える気体燃料供給キット。
2011148904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を燃料として用いる内燃機関に設置される後付式の気体燃料供給キットであって、
内燃機関の燃焼室又は当該燃焼室に至るまでの吸気経路に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、
当該気体燃料インジェクタを、液体燃料を噴射するインジェクタとは異なる場所に設置するインジェクタ設置手段と、
少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備えることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項２】
液体燃料を筒内に直接噴射する液体燃料インジェクタと、当該液体燃料インジェクタをシリンダに保持するインジェクタ保持部を備える筒内直接噴射式内燃機関に使用される気体燃料供給キットであって、
前記液体燃料インジェクタをインテークマニホールドに移設して保持する液体燃料インジェクタ設置手段と、
前記インジェクタ保持部に設置されて気体燃料を筒内に直接噴射する気体燃料インジェクタと、
少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備えることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項３】
液体燃料供給する液体燃料インジェクタがインテークマニホールドに設置された内燃機関に使用される気体燃料供給キットであって、
前記インテークマニホールド内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、
当該気体燃料インジェクタを、前記インテークマニホールドに設置する気体燃料インジェクタ設置手段と、
少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備えることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項４】
前記コントロールユニットは、気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御する気体燃料用コントロールユニットであり、
前記液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットとは別に設けられる、請求項１〜３の何れか一項に記載の気体燃料供給キット。
【請求項５】
前記コントロールユニットは、気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミング、および既存の液体燃料インジェクタにおける液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御し、
当該コントロールユニットは、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットからインジェクターパルスを取得して、気体燃料インジェクタ、または気体燃料インジェクタおよび液体燃料インジェクタに対して、燃料の噴射量と噴射タイミングの制御信号を出力する、請求項１〜３の何れか一項に記載の気体燃料供給キット。
【請求項６】
前記コントロールユニットは、気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミング、又は気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングおよび既存の液体燃料インジェクタにおける液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御し、
当該コントロールユニットは、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットに入力される検知信号を取得して、気体燃料インジェクタ、または気体燃料インジェクタおよび液体燃料インジェクタに対して、燃料の噴射量と噴射タイミングの制御信号を出力する、請求項１〜３の何れか一項に記載の気体燃料供給キット。
【請求項７】
液体燃料の供給ラインを備える車両に対して、気体燃料タンクと、当該気体燃料の供給ラインと、請求項１〜６の何れか一項に記載の気体燃料供給キットとを設置した車両であって、
当該気体燃料が水素であり、
前記気体燃料タンクは圧力センサと、当該圧力センサでの測定値が一定以上の場合に水素を大気に放出する過流防止弁と、逆支弁とを備えて車両の居住空間以外の領域に設置され、
前記気体燃料供給キットを構成するインジェクタはエンジンルームに設置され、
当該エンジンルームには、供給ラインによってエンジンルームに案内された気体燃料の圧力を減じるレギュレーターと、減じられた圧力が一定以上の場合に水素を大気中に放出する安全弁が設けられ、
更に、前記気体燃料タンクが設置された領域と、エンジンルームには、当該領域中の水素濃度を検出して、一定以上の場合に警告を発する検知器が設置されていることを特徴とする、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料を用いる内燃機関に対して、後から設置可能な後付式の気体燃料供給キットに関し、即ち、液体燃料を使用する内燃機関に対して、後からの加工により、液体燃料の他に、水素などの気体燃料も併用して使用することのできるバイフューエル（Bi-Fuel）エンジン化することのできる気体燃料供給キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車用エンジンの燃料として、ガソリン、軽油、ＬＰＧ等の化石燃料が使用されている。しかしながらかかる化石燃料は資源枯渇のおそれがあり、また資源保有国が偏在しているといった問題もある。更に燃焼によって生じる二酸化炭素によって地球の温暖化を招くおそれがある事が危惧される他、燃焼排気ガス中に含まれる窒素酸化物による環境汚染の問題も取りだたされている。【０００３】
そこで、近年ではこの様な問題を解決する為、新たなエネルギーの模索および開発が行われており、その中には化石燃料の他に電気エネルギーを併用するハイブイリッド車や、２次電池に蓄積した電気エネルギーだけを使用する電気自動車（以下、ＥＶ車）、或いは燃料電池からの電気エネルギーを使用する燃料電池車等が提案されている。【０００４】
しかしながら、現在市販されているハイブイリッド車は、モーターを駆動するバッテリーを充電する為に化石燃料の使用が必須不可欠であり、よって如何に技術が進んだとしても化石燃料の使用を脱却することができない。また二次電池を使用するＥＶ車においては、充電に一定の時間を要することから、１回の充電で走行可能な走行距離にも限界が生じ航続距離にの問題がある。航続距離の問題や化石燃料の使用を脱却できるものとして燃料電池車があるが触媒として白金を使用することから自ずと高価なものとなり、実用化の点で問題がある。【０００５】
また従前では、自動車用エンジンの燃料として水素を使用する技術も提案されている。更に、現在提案されている当該技術では、水素燃料を提供できるような社会的基盤（インフラストラクチャ）が十分に整っていないことを考慮して、水素燃料と共に従来の化石燃料を併用する、所謂バイフューエル（Bi-Fuel）エンジンも提案されている。【０００６】
例えば、特許文献１（特開２００６−１０４９４１号公報）では、水素ガスとガソリンとを切り替えて燃焼可能なエンジンを制御するための制御装置であって、水素ガスを燃焼させる水素モードと、ガソリンを燃焼させるガソリンモードと、水素モードとガソリンモードとの移行期間に水素ガスとガソリンとを混合して燃焼させる遷移モードと、の少なくとも３つのモードでエンジンを制御することを特徴とするエンジン制御装置が提案されている。【０００７】
また特許文献２（特開２００７−２４００９号公報）では、ガソリンを燃焼室内に直接供給する第１の燃料供給手段と、燃料ガスを吸気管から供給する第２の燃料供給手段と、内燃機関の運転状態に基づいて第１および第２の燃料供給手段を制御する制御手段を備えた内燃機関が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１０４９４１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の通り、水素燃料と化石燃料を使用するバイフューエルの内燃機関は既に公知であり、また両燃料の供給割合を調整するエンジン制御装置も公知である。【００１０】
しかしながら、これらの技術は、新規に製造される車両（所謂「新車」）を対象とする内容であり、既存の車両、即ち既にガソリンやディーゼルなどの燃料を使用するものとして製造されている車両に設置できる技術とはなっていない。そして、水素燃料の供給に関する社会的基盤は、未だ十分に整備されたものではないことから、需要者が新規に購入する車両として、未だ十分に基盤が整備されていない水素燃料を使用するバイフューエル方式の車両を選択する可能性は極めて少ない。このため、新規に製造される車両を前提とする従来の技術は、その実現性において未だ十分なものとはなっていない。【００１１】
よって本発明では、既存の車両（ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載している車両）に対して、後から水素等の気体燃料を併用できるようにするための改造キット、即ち液体燃料を用いる内燃機関に設置可能な、後付式の気体燃料供給キットを提供することを第一の課題とする。【００１２】
また、現在提供されている車両におけるエンジン構成、特に燃料の供給系統は様々であり、ガソリンなどの液体燃料をインテークマニホールドから供給するもの、或いはガソリンなどの液体燃料を筒（シリンダ）内に直接噴射する筒内直接噴射式のものなどが提供されている。そして既存の燃料供給ラインに対して新たに気体燃料供給ラインを付加した場合であっても、本来のエンジン特性を発揮できるようにすることが望ましい。【００１３】
そこで本発明では、液体燃料をインテークマニホールドから供給する場合、または筒（シリンダ）内に直接噴射する場合の夫々において、最大限エンジン特性を発揮できるようにした後付式の気体燃料供給キットを提供することを第二の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するべく、本発明では、現在市販されている液体燃料を用いる内燃機関に対して、後から設置することのできる水素などの気体燃料供給キットを開発し、これを提供するものである。【００１５】
即ち本発明にかかる気体燃料供給キットは、液体燃料を用いる内燃機関に設置される後付式の気体燃料供給キットであって、内燃機関の燃焼室又は当該燃焼室に至るまでの吸気経路に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、当該気体燃料インジェクタを、液体燃料を噴射するインジェクタとは異なる場所に設置するインジェクタ設置手段と、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットとを備えて構成する。【００１６】
特に本発明の気体燃料供給キットを装着したエンジンは、気体燃料として水素が使用されることが望ましい。水素は天然資源ではなく人工的に製造可能であるから、資源枯渇の問題も生じない為である。よって、気体燃料として水素を使用する場合には、水素を保管可能なボンベと、その供給ライン（管）を既存の車両に設置することになる。また水素以外の気体燃料としては、メタンやプロパンなどを使用することも考えられる。更に本発明における液体燃料は、ガソリンやディーゼルなどの石油系鉱物燃料の他、アルコールなどを使用することも考えられる。【００１７】
前記気体燃料インジェクタは、水素燃料等の気体燃料を吸気ライン或いはシリンダ内に供給するものであり、既に設置されているガソリンなどの液体燃料インジェクタとは別に設置される。かかる気体燃料インジェクタは、例えば従来においてプロパンガス車（ＬＰＧ車）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ車）に使用されているようなインジェクタを使用することができる。また、当該気体燃料のインジェクション方式は、LPガスを一度液体から気化させてから噴射させる気体噴射方式(VPI)でも、LPガスを液状のまま噴射し液体噴射方式(LPI)でも良い。ただし、本発明において従来の液体燃料をも使用可能とする為には、当該気体燃料インジェクタは、液体燃料インジェクタを動作可能な状態で、これとは別に設置される必要がある。また、この気体燃料インジェクタは、液体燃料の供給ラインに対して後から設置できるように設けることが必要である。【００１８】
また本発明においては、前記インジェクタ設置手段は、既存の液体燃料インジェクタと新規に設置する気体燃料インジェクタとを、それぞれ別の場所に設置するものであり、既存のエンジンに設けられている液体燃料インジェクタの設置場所に応じて適宜変更して気体燃料供給キットを構成することができる。【００１９】
即ち、液体燃料を筒内に直接噴射する液体燃料インジェクタと、当該液体燃料インジェクタをシリンダに保持するインジェクタ保持部を備える筒内直接噴射式内燃機関に使用される気体燃料供給キットの場合には、前記液体燃料インジェクタをインテークマニホールドに移設して保持する液体燃料インジェクタ設置手段と、前記インジェクタ保持部に設置されて気体燃料を筒内に直接噴射する気体燃料インジェクタと、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備える気体燃料供給キットとすることができる。【００２０】
かかる気体燃料供給キットは、特に筒内直接噴射式内燃機関にも設置可能にするべく、既存の液体燃料インジェクタの設置場所に、新たに気体燃料インジェクタを設置し、既存の液体燃料インジェクタは、新たにインテークマニホールドに設置する液体燃料インジェクタ設置手段によって、当該インテークマニホールドに設置することができる。このように構成すれば、シリンダ内に供給される空気量は減じられないことから、十分な出力を得ることができる。【００２１】
一方、液体燃料供給する液体燃料インジェクタがインテークマニホールドに設置された内燃機関に使用される気体燃料供給キットの場合には、前記インテークマニホールド内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、当該気体燃料インジェクタを、前記インテークマニホールドに設置する気体燃料インジェクタ設置手段と、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットと、を備える気体燃料供給キットとすることができる。【００２２】
かかる気体燃料供給キットは、インテークマニホールド内のインジェクタバルブ近傍に、ガソリンなどの液体燃料インジェクタを設置している内燃機関にも設置可能にするべく、当該インテークマニホールドに、予め設置されている液体燃料インジェクタとは別に気体燃料インジェクタを設置するものである。気体燃料インジェクタの設置場所は、液体燃料インジェクタの設置場所よりも、吸気経路における上流側でも下流側でも良い。【００２３】
上記既存の液体燃料インジェクタをインテークマニホールドに設置する液体燃料インジェクタ設置手段、および気体燃料インジェクタをインテークマニホールドに設置する気体燃料インジェクタ設置手段は、インテークマニホールドとエンジンシのシリンダブロックとの間に介在させて設置する他、インテークマニホールド（特に各シリンダブロックに繋がる分岐管）に開口部を設け、当該開口部からインジェクタを差し入れて溶接などで固定することもできる。【００２４】
また、上記本発明にかかる気体燃料供給キットでは、気体燃料の噴射タイミングや噴射量などをコントロールする為の気体燃料用コントロールユニットを設けることができる。かかる気体燃料用コントロールユニットは、既存のエンジンコントロールユニットを使用することも考えられるが、気体燃料および／または液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットを、エンジンコントロールユニットとは別に設ける事が望ましい。この場合、燃料の制御以外のコントロールは、既存のエンジンコントロールユニットを使用することができる。【００２５】
燃料を制御する為のコントロールユニットを別途設ける場合、液体燃料および気体燃料の両方の噴射量と噴射タイミングを制御する様に構成するほか、液体燃料の制御は車両に設置されている既存のコントロールユニットを使用し、気体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するコントロールユニットは、別途設けることができる。【００２６】
新たに設置するコントロールユニットは、少なくとも取得した検知信号に基づいて燃料の噴射量や噴射タイミングをコントロールするプログラムを備えて構成される。また、この燃料の噴射量と噴射タイミングを演算乃至は特定する為の検知信号は、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットからインジェクターパルスを取得する他、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットに入力される検知信号を分岐して取得するように構成することができる。【００２７】
そして本発明では、前記課題の何れかを解決する為に、上記した気体燃料供給キットを設置した車両を提供する。かかる本発明の気体燃料供給キットを設置した車両では、ガソリンなどの液体燃料だけでなく、新規に設置した気体燃料を使用することが可能になり、通常は水素などの気体燃料で稼動し、高速走行時など高い出力が要求される場合にはガソリンなどの液体燃料を併用し、更に気体燃料および液体燃料の残量が少ないか無くなった場合には、他方の燃料で稼動することのできる車両が提供される。【００２８】
特に上記本発明にかかる気体燃料供給キットを設置した車両では、安全性を考慮して以下の構成とすることができる。【００２９】
即ち、液体燃料の供給ラインを備える車両に対して、気体燃料タンクと、当該気体燃料の供給ラインと、上記本発明にかかる気体燃料供給キットとを設置した車両であって、当該気体燃料が水素であり、前記気体燃料タンクは圧力センサと、当該圧力センサでの測定値が一定以上の場合に水素を大気に放出する過流防止弁と、逆支弁とを備えて車両の居住空間以外の領域に設置され、前記気体燃料供給キットを構成するインジェクタはエンジンルームに設置され、当該エンジンルームには、供給ラインによってエンジンルームに案内された気体燃料の圧力を減じるレギュレーターと、減じられた圧力が一定以上の場合に水素を大気中に放出する安全弁が設けられ、更に、前記気体燃料タンクが設置された領域とエンジンルームとには、当該領域中の水素濃度を検出して、一定以上の場合に警告を発する検知器が設置されている車両である。【００３０】
かかる車両において、気体燃料タンクからエンジンルームに酸素を導くパイプラインは３５ＭＰａとすることができ、またエンジンルーム内ではこれをレギュレーターで７ＭＰａに減圧して、それぞれの気体燃料インジェクタに導くことが望ましい。
【発明の効果】
【００３１】
上記本発明にかかる気体燃料供給キットによれば、既存の車両（ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載している車両）に対して、後から水素等の気体燃料を併用できるようにするための改造キット、即ち液体燃料を用いる内燃機関に設置可能な、後付式の気体燃料供給キットを提供することができる。しかも既存の車両に設置されている部品を有効に使用できることから、より低価格且つ簡易に、既存の車両をバイフューエル化することができる。【００３２】
また本発明により、液体燃料をインテークマニホールドから供給する場合、または筒（シリンダ）内に直接噴射する場合の夫々において、最大限エンジン特性を発揮できるようにした後付式の気体燃料供給キットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】１つの実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を示す略図
【図２】他の実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を示す略図
【図３】インジェクタ設置手段の一例を示す略図
【図４】各燃料インジェクタの第１の制御状態を示すシステム略図
【図５】各燃料インジェクタの第２の制御状態を示すシステム略図
【図６】各燃料インジェクタの第３の制御状態を示すシステム略図
【図７】各燃料インジェクタの第４の制御状態を示すシステム略図
【図８】気体燃料供給キットを車両に設置した状態を示す略図
【符号の説明】
【００３４】
１ エンジン
２ シリンダ
３ ピストン
４ インテークマニホールド
５ 排気通路
６ 吸気バルブ
７ 排気バルブ
８ 点火プラグ
９ 液体燃料インジェクタ
１０ 気体燃料インジェクタ
１１ コレクタタンク
１２ 電子制御式スロットルバルブ
１３  インジェクタ保持部
１５ エアフローメータ
１６ 空燃比センサ
１７ クランク角センサ
３０ エンジンコントロールユニット
４０ インジェクタコントロールユニット
５０  インジェクタ設置手段
５１  フランジ部
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明にかかる気体燃料供給キットについて、具体的な１つの実施の形態に基づいて説明する。
【００３６】
図１は１つの実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を示す略図であり、図２は他の実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を示す略図であり、図３はインジェクタ設置手段５０の一例を示す略図であり、図４は各燃料インジェクタの第１の制御状態を示すシステム略図であり、図５は各燃料インジェクタの第２の制御状態を示すシステム略図であり、図６は各燃料インジェクタの第３の制御状態を示すシステム略図であり、図７は各燃料インジェクタの第４の制御状態を示すシステム略図であり、図８はこの気体燃料供給キットを車両に設置した状態を示す略図である。
【００３７】
先ず図１に基づいて、１つの実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を説明する。図１において、１は内燃機関、２は内燃機関１内に設けたシリンダ、３はシリンダ２内で往復動するピストン、４はシリンダ２に吸入空気を導入するためのインテークマニホールド、５はシリンダ２の既燃焼ガスを排出するための排気通路、６はシリンダ２内のインテークマニホールド４の開口部を開閉する吸気バルブ、７は同じく排気通路５５の開口部を開閉する排気バルブ、８はシリンダ２内の混合気に火花点火する点火プラグ、９は液体燃料を噴射する液体燃料インジェクタ、１０は気体燃料を噴射する気体燃料インジェクタ、１１はインテークマニホールド４４の燃料インジェクタよりも上流側に設けたコレクタタンク、１２はコレクタタンク１１より上流側に設けた電子制御式スロットルバルブ
である。
【００３８】
この図１に示す気体燃料供給キットは、特に筒内直接噴射式内燃機関１に使用した気体燃料供給キットの構成を示している。即ち、この種の内燃機関１では、シリンダブロックのインテークバルブ（吸気バルブ６）近傍に、筒（シリンダ２）内に直接燃料を噴射する為のインジェクタ保持部１３が設けられており、この既存のインジェクタ保持部１３に対して、新たに気体燃料インジェクタ１０を設置している。当然に、新たに設置する気体燃料インジェクタ１０は、この既存のインジェクタ保持部１３に設置されていた液体燃料インジェクタ９とは異なる大きさになる事が考えられるが、その際は新たに設置する液体燃料インジェクタ９に対してアダプタを設置するなど、可能な限りシリンダブロックの加工を要せずして設置することが望ましい。
【００３９】
そしてシリンダブロックとインテークマニホールド４との間にインジェクタ設置手段５０を設け、既存のインジェクタ保持部１３に設置されていた液体燃料インジェクタ９は、このインジェクタ設置手段５０によって内燃機関１に固定されている。
【００４０】
このように設置された気体燃料インジェクタ１０および液体燃料インジェクタ９に対しては、夫々の燃料が供給されると共に、核燃料の射出（インジェクション）動作は、コンピュータで構成されるインジェクタコントロールユニット４０（ＩＣＵ）によって制御される。なお、各インジェクタの制御については後述する。
【００４１】
以上のように構成された気体燃料供給キットを設置した内燃機関１では、基本的な動作においては気体燃料を使用して稼動し、高速回転時など一定の出力が必要な場合には、ガソリンなどの液体燃料も使用することができる。特にこの構成においては、液体燃料を含んだ空気が、吸気過程において吸気バルブ６から燃焼室内に案内され、そして圧縮過程で気体燃料が燃焼室内に注入され、燃焼過程に移行する。その結果、液体燃料の燃焼により、高い出力を発揮することができる。なお、圧縮過程における気体燃料の噴射は必ずしも必要ではなく、高回転時などでは液体燃料だけを使用するように構成することもできる。
【００４２】
なお上記インジェクタは、それぞれの燃料を噴射する為の装置であり、先端に噴射孔を具え、内部に弁機構を有している。液体燃料インジェクタ９は、燃料の高圧ポンプに接続され、また気体燃料インジェクタ１０は気体燃料の圧力を調節するレギュレーター６１に接続されている。これらインジェクタは、インジェクタコントロールユニット４０から弁を開放させる信号が送られてくると、弁を開放して噴射孔から燃料を噴射させる。
【００４３】
また、図１には燃焼室内に案内された燃料を発火させる為の点火プラグ８が設けられている。この点火プラグ８は、先端に放電用の電極部分を具え、電極部分を燃焼室に臨ませてシリンダヘッドに取り付けられている。電極部分は、燃焼室の上部の略中心に配置されている。点火プラグ８は、図示しない点火機構に接続されており、ピストン３の往復動に連動して適宜の点火時期に電極部分で放電を行わせる。尚、点火プラグ８の電極部分は、燃焼室の中央でなく他の位置に取り付けられていてもよい。
【００４４】
図２は他の実施の形態にかかる気体燃料供給キットの設置状態を示す略図である。この図に示す気体燃料供給キットは、液体燃料インジェクタ９がシリンダヘッドに設置されている内燃機関１に対して、新たに気体燃料インジェクタ１０を設置した状態を示している。特にこの図に示す実施の形態では、既存の液体燃料インジェクタ９よりも、吸気ラインにおける上流側に気体燃料インジェクタ１０を設置した例を示しており、当該気体燃料インジェクタ１０は、インテークマニホールド４とシリンダブロックとの接合部分に介在させたインジェクタ設置手段５０に設けられている。ただし、この液体燃料インジェクタ９と気体燃料インジェクタ１０との設置順序は、対象となる内燃機関１の構成によって適宜変更することができる。即ち、図２に示すようにシリンダヘッドに設けられた液体燃料インジェクタ９にかえて、新たに気体燃料インジェクタ１０を設置し、既存の液体燃料インジェクタ９は新たに設けたインジェクタ設置手段５０に移動させることもできる。
【００４５】
そして、これら液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０の動作がインジェクタコントロールユニット４０によって制御される点は、上記図１の場合と同じである。
【００４６】
なお、上記図１および図２に示した実施の態様では、何れもインジェクタ設置手段５０を設けて、これに燃料インジェクタを設置した例を示したが、内燃機関１の構成上、このインジェクタ設置手段５０の設置が困難な場合には、インテークマニホールド４に孔を穿ち、当該孔に燃料インジェクタを設置することも考えられる。
【００４７】
そして図３は、上記の図１および図２の実施の形態で使用しているインジェクタ設置手段５０を示す斜視図であり、当該インジェクタ設置手段５０は、インテークマニホールド４と内燃機関１のシリンダブロックとの間に固定される。このインテークマニホールド４は、シリンダブロックに固定する為のフランジ部５１を備えており、このフランジ部５１には、夫々のシリンダブロック内の燃焼室に繋がる分枝管に対応した開口が設けられている。インジェクタ設置手段５０は、このフランジ部５１と大凡同じ大きさであって、前記開口に対応する開口を備えている。このインジェクタ設置手段５０内には、液体燃料インジェクタ９又は気体燃料インジェクタ１０が設けられており、インジェクタ設置手段５０に形成される開口内には、当該インジェクタの噴出口が突出して設けられている。なお、このインジェクタ設置手段５０には、各開口に連通する孔部を設け、この孔内に気体燃料を噴出するように、気体燃料インジェクタ１０を設けることもできる。
【００４８】
以上のように、インテークマニホールド４とエンジンブロックとの間に、何れかの燃料インジェクタを設置する為のインジェクタ設置手段５０を設けることにより、既存の車両（ガソリンエンジンの車両など）に対しても、簡易に、気体燃料を併用するバイフューエル化が可能になる。
【００４９】
次に、図４〜７を参照しながら、液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０を制御する為の具体的な構成を説明する。特にこの図４〜７では、図１に示した実施の形態を例に説明しているが、当然に図２に示した態様にも適用することができる。
【００５０】
先ず図４は、市販されている車両に予め設置されているエンジンコントロールユニット３０を使用して液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０における燃料の噴射料と噴射タイミングを制御している例を示している。この図４において、１５は電子制御式スロットルバルブ１２より上流側に設けた吸入空気量を検出するためのエアフローメータ、１６は排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比を検出するための空燃比センサ、１７はピストン３とコネクティングロッドを介して連結されているクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ、３０は点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、可変動弁機構９、電子制御式スロットルバルブ１２等の制御を行うエンジンコントロールユニット３０を示している。なお、図１と同じ部品については同じ符号を付している。
【００５１】
エンジンコントロールユニット３０は、クランク角センサ１７や図示しないアクセル開度センサ等の検出値に基づいて電子制御式スロットルバルブ１２の開度等を制御する。このときエアフローメータ１５で検出した吸入空気量に対して、所定の空燃比を保つように夫々の燃料噴射を制御する。また、図示しないカム角センサとクランク角センサの検出信号から吸気カムシャフト６とクランクシャフトの位相差を算出し、これに基づいて吸気バルブ６の開閉時期を検出する。なお、燃料噴射の制御は、まず要求される出力を得る為に、エアフローメータ１５で検出した吸入空気量、空燃比センサ１６で検出した排気の空燃比、クランク角センサ１７で検知されたクランクシャフトの回転角、電子制御式スロットルバルブ１２の開度などに基づいて行うことができ、その他にも冷却水温、吸入空気温度、コレクタタンク１１内の圧力、冷却水温、燃料の温度等の検知データに基づいて行うことができる。
【００５２】
この図４に示す態様では、エアフローメータ１５で検出した吸入空気量等に基づいてエンジンコントロールユニット３０で、液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０における燃料の噴射量や噴射タイミングを制御し、更に点火プラグ８における添加タイミングも制御している。このように形成する場合、既存のエンジンコントロールユニット３０は、新たに設置する気体燃料インジェクタ１０における燃料の噴出料やタイミングを算出する為のプログラムを備えていないことから、当該プログラムを書き換えることが必要になる。
【００５３】
図５は、前記図４と同じように各センサにおける検知信号をエンジンコントロールユニット３０に集め、既存の構成である点火プラグ８と液体燃料インジェクタ９は、このエンジンコントロールユニット３０で制御している。一方、新たに設置した気体燃料インジェクタ１０は、当該エンジンコントロールユニット３０からインジェクションパッルスを取得し、このインジェクションパルスに基づいて気体燃料インジェクタ１０における燃料の噴射量や噴射タイミングを算定するインジェクタコントロールユニット４０によって行うように構成している。よって、かかる実施の形態では、新たにインジェクタコントロールユニット４０を設置する他、エンジンコントロールユニット３０における液体燃料インジェクタ９の制御用のプログラムを変更することが必要になる。
【００５４】
図６は、前記図５に示した態様に関連し、新たにインジェクタコントロールユニット４０を設置するものである。ただしこの実施の形態では、特に設置したインジェクタコントロールユニット４０で、液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０における燃料の噴射量や噴射タイミングを制御するように構成している。具体的には、エンジンコントロールユニット３０からインジェクションパルスを取得し、この信号に基づいて、液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０の夫々について、新たなインジェクションパルスを出力するように構成している。このように形成すれば、エンジンコントロールユニット３０は、既存と同じ方法で、点火プラグ８を制御し、またインジェクションパルスを出力すればよいことから、エンジンコントロールユニット３０におけるプログラムの変更は不要にすることができる。
【００５５】
そして図７は、前記図６と同じように、新たに設置したインジェクタコントロールユニット４０で、液体燃料インジェクタ９および気体燃料インジェクタ１０を制御するように構成されているが、両者の制御に際して使用する信号は、エンジンコントロールユニット３０から取得するインジェクションパルスではなく、当該エンジンコントロールユニット３０に入力されるエアフローメータ１５で検出した吸入空気量等、各種のセンサ（車両に設置されているセンサ）などで検知した信号を分岐させて取得する構成にしている。このように構成すれば、単にインジェクションパルスだけでなく、様々な要素を考慮した上で、各インジェクタの動作を制御することができる。例えば、いかなる場合に気体燃料を多く供給するかを各種のセンサーから取得した信号に基づいて、きめ細かく設定することが可能になる。
【００５６】
以上のように構成される気体燃料供給キットは、図８に示すように車両に設置することができる。この図８では、特に車両における居住空間とは区画されたトランク内に液体燃料を貯蔵するタンク６２を設置し、そこからエンジンルーム内に液体燃料を導く構成としている。
【００５７】
この様な構成において、特に気体燃料が水素である場合には、エンジンルームとトランクルーム内に水素濃度検知手段を設けて、安全性を向上することができる。また水素を使用する場合には、トランクルームからエンジンルームまでの配管を３５ＭＰａとし、エンジンルーム内に設置したレギュレーター６１で、これを７ＭＰａまで減じて、気体燃料インジェクタ１０に供給することができる。
【００５８】
また、上記実施の形態ではガソリン燃料を使用した内燃機関に設置した例を示したが、その他にもディーゼル燃料を使用した内燃機関にもしようでき、更には液体燃料（化石燃料）と電気エネルギーを併用したハイブリッド車両に対しても設置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明にかかる気体燃料供給キットの提供により、簡易且つ低コストで、既存の車両をバイフューエル車に変更することができ、新たな需要を喚起することができる。【００６０】
更に、水素とガソリンを使用したバイフューエル車の普及により、燃料としての水素を提供する為の社会的基盤も整い、何れ化石燃料を脱却することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月5日(2011.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を燃料として用いる内燃機関に設置される後付式の気体燃料供給キットであって、
内燃機関の燃焼室又は当該燃焼室に至るまでの吸気経路に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、
当該気体燃料インジェクタを、液体燃料を噴射するインジェクタとは異なる場所に設置するインジェクタ設置手段と、
予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットとは別に設置されたインジェクタコントロールユニットと、を備え、
前記インジェクタコントロールユニットは、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングおよび既存の液体燃料インジェクタにおける液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するプログラムを備えて構成されることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項２】
液体燃料を筒内に直接噴射する液体燃料インジェクタと、当該液体燃料インジェクタをシリンダに保持するインジェクタ保持部を備える筒内直接噴射式内燃機関に使用される気体燃料供給キットであって、
前記液体燃料インジェクタをインテークマニホールドに移設して保持する液体燃料インジェクタ設置手段と、
前記インジェクタ保持部に設置されて気体燃料を筒内に直接噴射する気体燃料インジェクタと、
予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットとは別に設置されたインジェクタコントロールユニットと、を備え、
前記インジェクタコントロールユニットは、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットからインジェクターパルスを取得して、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングおよび既存の液体燃料インジェクタにおける液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するプログラムを備えて構成されることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項３】
液体燃料供給する液体燃料インジェクタがインテークマニホールドに設置された内燃機関に使用される気体燃料供給キットであって、
前記インテークマニホールド内に気体燃料を供給する気体燃料インジェクタと、
当該気体燃料インジェクタを、前記インテークマニホールドに設置する気体燃料インジェクタ設置手段と、
予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットとは別に設置されたインジェクタコントロールユニットと、を備え、
前記インジェクタコントロールユニットは、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットからインジェクターパルスを取得して、少なくとも気体燃料インジェクタにおける気体燃料の噴射量と噴射タイミングおよび既存の液体燃料インジェクタにおける液体燃料の噴射量と噴射タイミングを制御するプログラムを備えて構成されることを特徴とする、気体燃料供給キット。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記コントロールユニットは、予め車両に設置されているエンジンコントロールユニットに入力される検知信号を取得して、気体燃料インジェクタおよび液体燃料インジェクタに対して、燃料の噴射量と噴射タイミングの制御信号を出力する、請求項１〜３の何れか一項に記載の気体燃料供給キット。
【請求項７】
液体燃料の供給ラインを備える車両に対して、気体燃料タンクと、当該気体燃料の供給ラインと、請求項１〜６の何れか一項に記載の気体燃料供給キットとを設置した車両であって、
当該気体燃料が水素であり、
前記気体燃料タンクは圧力センサと、当該圧力センサでの測定値が一定以上の場合に水素を大気に放出する過流防止弁と、逆支弁とを備えて車両の居住空間以外の領域に設置され、
前記気体燃料供給キットを構成するインジェクタはエンジンルームに設置され、
当該エンジンルームには、供給ラインによってエンジンルームに案内された気体燃料の圧力を減じるレギュレーターと、減じられた圧力が一定以上の場合に水素を大気中に放出する安全弁が設けられ、
更に、前記気体燃料タンクが設置された領域と、エンジンルームには、当該領域中の水素濃度を検出して、一定以上の場合に警告を発する検知器が設置されていることを特徴とする、車両。
【国際調査報告】
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